CÓMO LOS MOSQUITOS SE VALEN DEL CALOR PARA DETECTAR ANIMALES DE SANGRE CALIENTE DE LOS QUE ALIMENTARSE

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A muchos animales les atrae el calor moderado, ya que les sirve para combatir al frío excesivo. En casos raros, ciertas especies (garrapatas, chinches y algunas especies de mosquitos) buscan el calor para alimentarse más que para calentarse. Hallar el calor es esencial para las hembras de mosquito ya que de ello depende la supervivencia de la especie; ellas necesitan alimentarse de presas de sangre caliente para producir huevos. Al mismo tiempo, los mosquitos necesitan saber cuándo algo es demasiado caliente a fin de evitar abrasarse, por ejemplo, en un pavimento sobrecalentado.

Los mosquitos buscan el calor porque les sirve para encontrar sangre. Aquí se muestra la imagen térmica de una parcela de hierba iluminada por el Sol en Central Park, en la Ciudad de Nueva York. (Foto: Laboratory of Neurogenetics and Behavior, The Rockefeller University)

El equipo de Roman Corfas y Leslie Vosshall, de la Universidad Rockefeller en Nueva York, Estados Unidos, ha demostrado que los mosquitos están magníficamente adaptados para encontrar fuentes de calor que coincidan con la temperatura de sus anfitriones de sangre caliente, incluyendo los humanos. Los autores del estudio han desvelado además una parte del mecanismo molecular que utilizan los insectos para afinar su capacidad de detección; cuando se bloqueó un gen específico, los mosquitos perdieron la habilidad de distinguir entre diferentes temperaturas. Ese gen es el TRPA1, que es conocido por ayudar a otras especies a buscar las temperaturas apropiadas.

Con suerte, algún día los investigadores podrán usar esta información para ayudar a mantener a raya las poblaciones de mosquitos que transmiten enfermedades mortales como la fiebre amarilla. Entender este proceso y los mecanismos moleculares en los que sustenta proporcionará estrategias para diseñar mejores repelentes, trampas y otras formas de lidiar contra los mosquitos.

BACTERIAS CAPACES DE NUTRIRSE DE LA ELECTRICIDAD

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De la misma manera que las plantas con clorofila utilizan la fotosíntesis para convertir la energía de la luz en los azúcares necesarios para su subsistencia y crecimiento, otros organismos, como los animales, obtienen energía para la fabricación de nutrientes tomando electrones de sustancias en sus entornos, un proceso llamado quimiosíntesis. A los organismos que obtienen su energía de esta forma se les llama quimiótrofos, y aquellos que consiguen sus electrones a través de la oxidación de sustancias inorgánicas se llaman quimiolitoautótrofos. Los fotótrofos y quimiótrofos constituyen dos ecosistemas interconectados.

La A. ferrooxidans. (Foto: RIKEN)

Unos investigadores han demostrado que la bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans puede tomar los electrones necesarios para su crecimiento directamente del electrodo de una fuente de electricidad, cuando no dispone de hierro (su ya conocida fuente de energía). El estudio muestra que la A. ferrooxidans puede utilizar la toma directa de electrones de un electrodo para alimentar la misma vía metabólica que se activa por la oxidación de iones de hierro difusibles.

El hallazgo lo han hecho unos científicos del Instituto RIKEN y la Universidad de Tokio, ambas entidades en Japón.

Por tanto, tal vez se pueda hablar de un tercer tipo de ecosistema, al cual el equipo de Ryuhei Nakamura se refiere llamándolo “electroecosistema” porque la actividad microbiana es sostenida principalmente por una corriente eléctrica continua.

Recientemente, su equipo ha descubierto corrientes geoeléctricas a través de las paredes de chimeneas formadas por fumarolas hidrotermales negras, lo que sugiere que algunos microbios de las profundidades marinas podrían actuar como electrolitoautótrofos, organismos que pueden usar el potencial eléctrico, es decir, que simplemente absorben electrones como fuente de energía en vez de luz o de sustancias inorgánicas del entorno.

Dado que el acceso a los microbios de este ambiente no es sencillo, y ante la necesidad de verificar la hipótesis de que la capacidad de cambiar entre la extracción de energía de sustancias inorgánicas y la extracción de energía de la electricidad, no es algo único en el mundo microbiano, el equipo experimentó con la A. ferrooxidans, una bacteria quimiolitoautótrofa conocida por su oxidación de iones de hierro.

El equipo cultivó la A. ferrooxidans en un entorno sin iones de hierro y suministró un electrodo, dióxido de carbono como fuente de carbono, y oxígeno como aceptor de electrones. Nakamura y sus colegas hallaron que estas condiciones creaban una corriente que se originaba en el electrodo, y cuya fuerza dependía de cuántas células se aferraban al electrodo. Matar las células con luz ultravioleta interrumpía de inmediato la corriente.

EL NÚMERO DE ÁRBOLES NUEVOS DISMINUYE ANTE EL CAMBIO CLIMÁTICO

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Después de estudiar cinco especies dominantes de 306 puntos repartidos en nueve áreas montañosas del Mediterráneo, un equipo de científicos propone que este patrón de comportamiento podría contrarrestar en parte el efecto negativo que provoca el calentamiento global. Los resultados del estudio sugieren que, para hacer frente al cambio climático, las poblaciones de árboles inician un proceso de estabilización de la demografía en las primeras etapas del crecimiento: los nuevos disminuyen pero los que ya están establecidos crecen más.

Selva de Irati en Navarra. / Wikipedia

Tras estudiar el comportamiento de cinco especies dominantes de árboles en áreas mediterráneas de montaña, investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) han comprobado que existe una compensación entre la supervivencia de los nuevos ejemplares y el crecimiento de los ya existentes. Para hacer frente al cambio climático las poblaciones de árboles inician un proceso de estabilización de la demografía en las primeras etapas del crecimiento.

El estudio, publicado en Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, se ha centrado en medir el impacto del cambio climático en ejemplares de árboles juveniles (de entre dos y cinco años) bien establecidos y con posibilidades de llegar a adultos en áreas mediterráneas de montaña.

En concreto, los científicos analizaron tres especies cuyo límite de su distribución se encuentra en estas regiones: el pino silvestre (Pinus sylvestris), el pino negro (Pinus uncinata) y el haya común (Fagus sylvatica), y dos propiamente mediterráneas, la encina (Quercus iliex) y el pino laricio (Pinus nigra subespecie salzmmanii).

“Lo que hemos hecho ha sido analizar los patrones de distribución comprobando la abundancia y midiendo el crecimiento de estos ejemplares juveniles de 306 puntos distribuidos en diversos rangos de altitud en nueve regiones montañosas previendo que ante el calentamiento global las especies tienden a elevar su rango de distribución buscando áreas más frescas”, contextualiza Fernando Valladares, investigador del MNCN.

Reemplazo asimétrico de los bosques

Pese a las diferencias notables entre las especies estudiadas, los expertos detectaron un patrón de comportamiento similar en la aparición de nuevos ejemplares. “Hemos visto que se produce un reemplazo asimétrico de las áreas boscosas. Aparecen más ejemplares en las zonas algo más elevadas del área de distribución de cada especie, pero el crecimiento de los nuevos ejemplares es mayor a menor altura”, explica Valladares.

“Se trata de una compensación entre la supervivencia y el reemplazo con nuevos ejemplares. Podría ser una forma de contrarrestar en parte el efecto negativo que provoca el calentamiento global en los límites del área de distribución de las diferentes especies”, continúa.

El cambio climático está alterando la distribución geográfica de las especies en todos los ecosistemas del planeta. En función de la climatología y las barreras que encuentran, las especies se redistribuyen por zonas donde consiguen sobrevivir pero se desconoce hacia dónde se mueven exactamente y la magnitud de este cambio en su distribución real.

“Nuestros resultados destacan la importancia de considerar las diferentes respuestas de una misma especie en cada edad o fase demográfica (juvenil, adulto, senescente) a lo largo del rango climático de su distribución para entender los efectos que el cambio climático podría ejercer en la distribución de especies y las dinámicas de las poblaciones”, concluye Valladares.

Referencia bibliográfica:

Raquel Benavidesa, R., Escuderob, A., Coll L., Ferrandis, P., Gouriveau, F., Hódare, J.A., Ogayaf. R., Rabasag, S.G., Grandag, E., Santamaría, B.P., Martínez-Vilaltaf, J., Zamorae, R., Espelta, J.M., Peñuelas, J.M. y Valladares, F. (2015) "Survival vs. growth trade-off in early recruitment challenges global warming impacts on Mediterranean mountain trees". Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics.

HALLAN EN CHINA UNA SALAMANDRA GIGANTE VIVA DE 200 AÑOS DE EDAD

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Las salamandras gigantes (Andrias davidianus) son anfibios muy difíciles de ver, que viven en cuevas y arroyos en China. Debido a su sobreexplotación para el consumo humano y a la destrucción y degradación de su hábitat, en las últimas tres generaciones han experimentado un declive de hasta el 80%. A pesar de todo un pescador ha encontrado en una cueva del suroeste chino un ejemplar de 45 kilos y 1,3 metros de longitud. Lo sorprendente es su edad.

Según los científicos, la salamandra gigante china podría tener más de dos siglos de edad. Se convierte en la salamandra más antigua respecto a sus congéneres, que suelen tener una esperanza de vida de 80 años en estado salvaje y 55 en cautividad.

El ejemplar, que ha sido trasladado a un tanque especial para su estudio, es el protagonista de #Cienciaalobestia de la semana. Estos fósiles vivientes –que pertenecen a un linaje que data de millones de años– están en peligro crítico de extinción, según la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN).

LAS ELEFANTAS REFUERZAN SUS VÍNCULOS FRENTE A LA CAZA FURTIVA

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De 2010 a 2012, unos 100.000 elefantes africanos han muerto a manos de cazadores furtivos. Por el tamaño de sus colmillos son los ejemplares más grandes y viejos los primeros en caer, en la mayoría de los casos, hembras, al tratarse de sociedades matriarcales. Pero a pesar de la pérdida del 70% de individuos en Kenia, un equipo de científicos estadounidenses demuestra, tras 16 años de estudio, que las hijas toman el relevo de sus madres en los grupos de elefantes para reestructurarse y mantener sus lazos sociales.

Dos elefantas jóvenes de diferente familia interactuan bajo la atenta mirada de un pariente mayor. / Shifra Goldenberg

La demanda mundial de marfil amenaza desde hace años a los elefantes africanos. Se estima que la caza furtiva –que persigue a los individuos más grandes y viejos por sus colmillos, en general hembras– ha eliminado a 100.000 ejemplares entre 2010 y 2012. Como consecuencia, la edad media de las elefantas adultas ha disminuido significativamente.

Sin embargo, un nuevo estudio, publicado en la revista Current Biology, revela que la caza furtiva no impide que los grupos de elefantes, muy estructurados en sociedades matriarcales, se reorganicen y se mantengan estables cuando pierden a su familia o compañeros.

Los científicos de la Universidad del Estado de Colorado (EE UU) han analizado durante 16 años los patrones de comportamiento de las elefantas adultas en la Reserva Nacional de Samburu al norte de Kenia. A pesar del descenso del 70% de los individuos, el equipo demuestra cómo las madres elefantas moldean la vida social de sus hijas que toman el relevo de sus progenitoras.

“Lo que más nos sorprendió fue la solidez y resistencia de la estructura social de las elefantas ante la pérdida de muchas de sus viejas matriarcas, que representan el núcleo social”, señala a Sinc Shifra Goldenberg, autora principal del estudio e investigadora en la universidad estadounidense.

En muchas otras sociedades, al eliminar los principales conectores, el sistema colapsa. En otros casos, las jóvenes elefantas se insertan en nuevas familias cuando matan a toda su familia. Sin embargo, en el caso de los elefantes de Samburu, “las hembras jóvenes reconstruyen activamente sus vínculos sociales cuando pierden a un compañero social importante”, destaca Goldenberg.

Siguiendo los pasos de sus madres

Los científicos también observaron que la posición social de las elefantas jóvenes era muy predecible. “Poco después de las matanzas, nos sorprendió ver algunos elefantes asociándose los unos con los otros, pero según nuestros registros a largo plazo, las madres de estas crías ya se conocían entre ellas”, explica la investigadora.

Los nuevos lazos sociales de los jóvenes no fueron por tanto tan sorprendentes para los expertos, entre quienes ha participado Iain Douglas-Hamilton, fundador de la asociación Save the Elephants. “Las crías accedieron a las redes sociales de sus madres para recrear la misma estructura social, esencial para la sociedad de las elefantas”, subraya a Sinc Goldenberg.

Pero aunque sus vínculos sociales parecen ser bastante resistentes a pesar de la caza furtiva, aún está por saber cuáles son los efectos demográficos a largo plazo de la pérdida de la madre o la familia. “Esta cuestión va a ser realmente crítica para cuantificar los efectos indirectos de la caza furtiva en las poblaciones de elefantes”, concluye a Sinc Georges Wittemyer, coautor del estudio e investigador en la universidad estadounidense.

Referencia bibliográfica:

Goldenberg et al. "Vertical Transmission of Social Roles Drives Resilience to Poaching in Elephant Networks" Current Biology 17 de diciembre de 2015

LA EVOLUCIÓN DE LA CARA HUMANA, LIGADA A LA DEL CEREBRO

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La evolución la cara humana está estrechamente vinculada con la evolución del cerebro y esta relación es mucho más compleja de lo que se pensaba hasta ahora. Esta es una de las principales conclusiones a las que ha llegado un estudio del Consejo Superior de Investigaciones Científicas que ha analizado la relación entre la base del cráneo y el rostro en todo el género Homo.

Relación entre la anchura de la base del cráneo en su zona media y sus efectos sobre el tamaño y forma de la cara / CSIC

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas han analizado la relación entre la base del cráneo y el rostro en el género Homo (ergaster, heidelbergensis, sapiens, neandertales). “Una de las regiones corporales que más ha cambiado en el último millón de años de nuestra evolución ha sido el esqueleto de la cara. En nuestro estudio hemos visto que los cambios acaecidos en el rostro están asociados con la evolución de un cerebro de gran tamaño, que en el caso humano alcanza una media de 1.350 centímetros cúbicos y en los neandertales estuvo cerca de los 1.500”, explica el investigador del CSIC Antonio Rosas, del Museo Nacional de Ciencias Naturales.

Este trabajo, realizado mediante morfometría 3D combinada con otras técnicas de visualización, ha permitido dividir según factores las pautas de evolución conjunta de la cara y la base del cráneo.

“Los resultados desvelan que la clave de esta compleja relación evolutiva podría estar en la acción combinada de diferentes agentes biológicos”, añade el investigador del CSIC Markus Bastir, también del Museo Nacional de Ciencias Naturales.

Tamaño de la cavidad nasal 

Los investigadores han observado que el volumen de la cavidad nasal, que ocupa la parte central de la cara, está relacionada con el tamaño del cuerpo, de tal modo de a mayor tamaño corporal, mayor será la cavidad nasal. Por ello, las variaciones evolutivas en el tamaño corporal de cada una de las tres especies humanas estudiadas se han visto reflejadas en el tamaño y forma del rostro.

“La relación es directa: un cuerpo grande necesita un intenso intercambio de gases (entrada de oxígeno y salida de dióxido de carbono), que tiene lugar a través de las vías respiratorias. Estas tendrán que ser más amplias a medida que aumenta el tamaño, o más pequeñas si el tamaño decrece”, comenta Bastir.

No obstante, apunta el estudio, el aumento de la cavidad nasal, necesaria para mantener un cuerpo grande, ejerce un empuje hacia arriba de la base del cráneo, modificando tanto su estructura como la del resto del cráneo. Ese empuje se ve contrarrestado a su vez por la presión que ejerce el cerebro hacia abajo. “Ambas fuerzas se combinan  en diferentes etapas evolutivas de cada especie, lo que, junto con otros factores, hace que las especies del género Homo (sapiens, ergaster, neandertales, heidelbergensis) tengan configuraciones faciales diferentes”, concluye Rosas.

Referencia bibliográfica:

Bastir, M., Rosas, A. "Cranial base topology and basic trends in the facial evolution of Homo". Journal of Human Evolution (2015). DOI: 10.1016/j.jhevol.2015.11.001

¿QUÉ DETERMINA LA SUPERVIVENCIA O LA MUERTE DE LAS PLANTAS FRENTE AL CALOR?

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Un estudio proteómico ha identificado nuevas proteínas claves en la adaptación de las plantas a las altas temperaturas. Este trabajo es clave puesto que en España este fenómeno, junto con la sequía, son los principales factores que influyen en la producción agrícola.

Arabidopsis thaliana una de las plantas utilizadas en los ensayos de respuesta a calor, en los que se muestra que plantas de siete días desde que han sido aclimatadas (tras someterlas a un tratamiento previo a 38 ºC durante una hora) toleran un tratamiento posterior de 45 ºC durante tres horas / Wikipedia

Uno de los principales efectos del cambio climático es el aumento de la temperatura en diferentes áreas del planeta. Las plantas son muy susceptibles a dichos cambios, pues el calor afecta su crecimiento y reproducción, causando graves pérdidas a nivel mundial en la producción de las cosechas. Este hecho es especialmente relevante en España, ya que las altas temperaturas, junto a la sequía, son los principales problemas ambientales de su producción agrícola.

Entender los mecanismos moleculares que permiten a las plantas adaptarse para tolerar temperaturas severas es uno de los principales objetivo de un grupo de investigación del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP), entidad formada por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Instituto Nacional de Investigaciones y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA). Estos investigadores han logrado identificar qué proteínas se asocian específicamente con la muerte o la supervivencia de las plantas al calor. 

“La respuesta de las plantas a las altas temperaturas es muy compleja y está condicionada a diversos factores como la intensidad y la duración del calor, la velocidad del incremento de la temperatura y el estado de desarrollo de las plantas, entre otros”, explica Mar Castellano, que lidera esta investigación.

En muchas especies, la exposición a una temperatura superior a la óptima, pero moderada, induce en la planta una respuesta adaptativa llamada aclimatación. Esta respuesta involucra una reprogramación molecular profunda que permite a la planta soportar temperaturas que, en otra situación, serían letales. Si se exponen directamente a temperaturas severas, las plantas establecen también una respuesta pero, en este caso, esa reprogramación no es lo suficiente efectiva como para permitir susupervivencia.

Aunque en los últimos años se han identificado un gran número de proteínas involucradas en la respuesta de las plantas a las altas temperaturas, se desconocía hasta qué punto la respuesta al calor que permite su supervivencia se solapa con aquella que deriva en su muerte y qué proteínas regulan de forma específica estos dos procesos.

Para contestar estas preguntas, los investigadores del CBGP han llevado a cabo un estudio proteómico que ha identificado qué proteínas se acumulan y en qué grado en los primeros estadios de la respuesta de plantas del género Arabidopsisa un tratamiento severo de calor que provoca, en un caso, la muerte de la planta, o su supervivencia (si las plantas habían sido previamente aclimatadas).

El estudio ha permitido conocer las proteínas comunes y específicas a los procesos de muerte y adaptación de las plantas a altas temperaturas. Su identificación abre las puertas a futuros estudios biotecnológicos que permitan, mediante el control eficiente de la acumulación de estas proteínas, generar plantas de interés agronómico cuya producción no se vea tan limitada por las posibles olas de calor a las que cada vez más frecuentemente se enfrentan los cultivos.

El trabajo se ha realizado en el marco del proyecto PlantcIRESBiotech, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC) a través de la convocatoria de “StartingGrants” concedida a Mar Castellano. Este proyecto europeo posee como principal objetivo generar herramientas biotecnológicas que permitan a las plantas mejorar su adaptación a condiciones meteorológicas adversas.

Referencia bibliográfica: 

“Dissectingtheproteomedynamics of theearlyheat stress response leading to plantsurvivalordeath in Arabidopsis”, Plant, Cell & Environment (PCE)